功率半導體的技術原理為 PN 結正偏導電、反偏斷電的特性。所謂 PN 結,為 P 型半導體與 N 型半導體的組合體。正偏則表示給 P 型半導體施加正電壓、N 型半導體施加負電壓,反偏與之相反。在正偏狀態下,P、N 型半導體接觸區形成的空間電荷區變薄,PN 結導通電流;反偏狀態下空間電荷區變厚,PN 結斷電。由此,PN 結實現了電流僅能向一個方向流動的功能。PN 型半導體的不同組合,構成了二極管(PN)、晶體管(PNP 或 NPN)、晶閘管的基本機構(PNPN 或更多層),從而實現各類器件不同的基本功能。
SiC、GaN 等第三代半導體,有望帶來功率半導體發展新機遇。相比于傳統半導體材料, SiC 的高耐壓、大功率特性,使其可用于制造 MOSFET、IGBT、SBD 等器件,用于新能源車、智能電網等行業。GaN 具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點,是超高頻器件的極佳選擇,適用于 5G 通信、微波射頻等領域的應用。未來隨著 SiC 等材料成本下降、制造技術進步,其應用市場有望迎爆發式增長。
全球功率半導體市場有望超 500 億美元,中國為最大消費國。據 IHS Markit,2019 年全球功率器件市場規模約為 404 億美元,而 Omida 預計至 2024 年市場規模將增長至 524 億美元,年化增速為 5.3%。分地區看,中國是世界最大功率半導體消費國,2018 年市場需求規模達到 138 億美元,增速為 9.5%,占全球需求比例高達 35%。預計未來中國功率半導體將繼續保持較高速度增長,2021 年市場規模有望達到 159 億美元,年化增速達 4.8%。